STM32学习笔记03—中断架构

' V9 x  R" X* k

/ w' p8 C$ V7 |8 \% A3.1 STM32F103中断概述
       Cortex-M3内核支持256个中断，其中包含了16个内核中断和240个外部中断，并且具有256级的可编程中断设置。但STM32并没有使用Cortex-M3内核的全部东西，而是只用了它的一部分。STM32有84个中断，包括16个内核中断和68个可屏蔽中断，具有16级可编程的中断优先级。而我们常用的就是这68个可屏蔽中断，但是STM32的68个可屏蔽中断，在STM32F103ZET6中只有60个。


3 ?0 D' f7 @/ t3.2 STM32F103中断优先级
3.2.1 优先级结构
       STM32F103的中断分为抢占优先级和响应优先级两种，这两种优先级的顺序是抢占优先级高于响应优先级，假设存在两个事件，那就会存在以下几种可能：

, w) g; @* o4 O$ f6 X
（1）情况1：事件1和事件2的抢占优先级都是1，事件1的响应优先级为1，事件2的响应优先级为2，那么事件1和事件2同时发生的时候，CPU优先处理事件1，然后处理事件2；

, W3 |, d6 {8 H/ \  N/ a
（2）情况2：事件1和事件2的响应优先级都是1，事件1的抢占优先级为2，事件2的抢占优先级为1，那么，事件1和事件2同时发生的时候，CPU优先处理事件2，然后处理事件1；


3 g$ P/ W0 y8 e# [（3）情况3：事件1的响应优先级为1，事件2的响应优先级为2，事件1的抢占优先级为2，事件2的抢占优先级为1，当事件1和事件2同时发生的时候，CPU优先处理事件2，然后处理事件1；
$ _3 o! q6 ~. R( B% v
& B* `! d5 x. Y( E
       通过上面两种情况，我们可以发现，当抢占优先级一致，谁的响应优先级的数小，谁的优先级就高，中断同时发生的时候CPU就先处理谁；如果抢占优先级不一样，那么无所谓响应优先级，谁的抢占优先级数小，优先级就高，中断同时发生的时候CPU就先处理谁。
& P" _& j" _! e
8 b* Z3 j( B* L/ X; a
       STM32F103的抢占优先级和响应优先级各有4级，即0~3，根据乘法原理，也从侧面反映了16级可编程的中断优先级，并且抢占优先级和响应优先级的数量是可以设置的，通过中断分组来配置，中断分组和优先级数量的对应如下表所示。

3.2.2 相关寄存器
（1）中断应用和复位控制寄存器：AIRCR
  T' x0 B! K  J- v" V

& y) H1 j+ k2 W% d' T( w/ {9 nBit 31~Bit 16：激活代码，写入0x05FA激活寄存器
4 L9 l/ [; g- ?
& E( q2 \% \( W2 w# ^! p' KBit 15：指示数据的字节序（这只能在重置后更改）

              0：表示小尾数
! Y' l" l: ?5 ?+ t0 b( p
              1：表示大字节序

0 s2 X# @2 n$ o" jBit 10~Bit 8：中断优先级分组
7 G: j/ E3 q3 s5 |6 f" K9 F5 H
  `- e, b0 C; {) b; l5 X& h* ~8 h# |Bit 2：请求芯片控制逻辑产生复位
2 Q3 a. V( Z+ O4 q, a: v
( ?( P( Q" x' B% P, |Bit 1：清除所有活动状态信息中的异常
2 p! L: w5 G  `6 F' d" T4 _
# f* t" y9 U' j9 n# `1 s) DBit 0：重置Cortex-M3处理器（调试逻辑除外）

+ V0 X- L+ s, d2 d  O（2）中断使能寄存器组：ISER

       在STM32中，ISER寄存器一共有3个，ISER[0]的0到31位对应中断0~31，ISER[1]的0到31位对应中断32~63，ISER[2]的0到3对应中断64~67，如果需要使能某个中断，必须设置对应的ISER位为1，要清除的话可以设置ICER寄存器组对应位为1，或者对ISER写0，但是对于ICER寄存器组写0是不起作用的。
! S; |* _/ c+ s  y$ M- x
（3）中断优先级控制寄存器组：IP

对于STM32，优先级控制寄存器IP一共有68个，对应着68个中断，每个寄存器的结构都是相同的，如下图所示。


Bit 7~Bit 6：抢占优先级

5 J2 S! e. H  w# ]8 eBit 5~Bit 4：响应优先级

, X7 `5 \, ]$ t! l3.2.3 中断优先级配置函数

. w3 e* E$ y, W

1. /***************************************************
   
2. Name    :NVIC_Init
   6 R" Q1 a8 h0 Q
3. Function  :设置NVIC
   
4. Parameter  :
   
5.       PrePriority  :抢占优先级
   
6.       SubPriority  :响应优先级
   
7.       Channel    :中断编号
   
8.       Group    :中断分组 0~4
   
9. Return    :None
   7 }' t" |! v  w$ B" \# E
10. ***************************************************/
    
11. void NVIC_Init( u8 PrePriority, u8 SubPriority, u8 Channel, u8 Group )
    
12. {
    0 @* T3 e" i* C' o
13.   u32 temp, temp1 ;
    - A1 `' v- S! i9 N- X6 x* z5 n
14.   //设置分组
    & m' ?/ [/ h& D
15.   temp1 = ( ~Group )&0x07 ;                  //取后三位
    ; z' }& X3 y* b) F0 j) ~$ X
16.   temp1 <<= 8 ;
    
17.   temp = SCB->AIRCR ;                    //读取先前的设置
    / h0 @  o7 x+ B' h: g  S
18.   temp &= 0x0000F8FF ;                    //清空先前分组
    2 W' q, F" l! D/ P" _/ R! v
19.   temp |= 0x05FA0000 ;                    //写入钥匙
    6 W) |. F8 k$ C" [9 D! h
20.   temp |= temp1 ;     
    
21.   SCB->AIRCR = temp ;                    //设置分组
    
22.   //设置优先级
    7 S- a5 M3 D# ]4 v
23.   temp = ( u32 )PrePriority<<( 4-Group ) ;
    ; C+ ?0 ~% e# m$ b, e0 x
24.   temp |= SubPriority&( 0x0f>>Group ) ;
    
25.   temp &= 0x0F ;                      //取低四位
      U% b. M# {- t- l" A6 f$ A7 ]# @+ M
26.   NVIC->ISER[ Channel/32 ] |= ( 1<<Channel%32 ) ;        //使能中断位
    
27.   NVIC->IP[ Channel ] |= temp<<4 ;              //设置响应优先级和抢断优先级
    # W" U$ n! `) j& Q7 `1 j
28. }
    

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. z, z, I( ~" X% O% _+ t4 W' N3.3 外部中断EXIT结构
5 [1 ~: D2 C/ @4 }: E- ]% l3.3.1 EXIT概述
       外部中断/事件控制器由连接线设备中的多达20个边缘检测器或其他设备中的19个边缘检测器组成，用于生成事件/中断请求。每条输入线可以独立配置以选择类型（事件或中断）和相应的触发事件（上升或下降或两者）。每条线也可以独立屏蔽。

! z/ ~1 I1 ?) Q  z0 r+ a0 V       对于STM32来说，每一个端口都可以配置为外部中断，根据中断信号的类型都可以单独配置上升沿触发或者下降沿触发，中断服务函数相互独立。

3.3.2 EXIT相关寄存器
; |; h/ |- H; M$ c: n8 z5 H（1）中断屏蔽寄存器：IMR
  y) @. ?/ o/ ]% {  I/ L  F& T0 M8 e
" I$ k% u, L. @4 t
it 19~Bit 0：线x上的中断请求配置位
; e+ h; _; M* \2 a3 `6 ?( Z7 r
% A# O# G0 o0 b       0：禁止输入线x上的中断请求
       1：允许输入线x上的中断请求
9 g- p& g3 V& j6 N- |1 b/ W+ u4 q! g
（2）上升沿触发选择寄存器：RTSR
. O+ p+ p0 z$ @- e# I; Z! w5 w
0 a/ T" z. A) n8 m5 ^
" ~+ o  M- H& q1 {) T# u# lit 19~Bit 0：线x上的上升沿触发事件配置位
7 q' p6 y# {) K0 r  d. X
       0：禁止输入线x上的上升沿触发
1 r: }6 \8 u4 W" Q       1：允许输入线x上的上升沿触发

（3）下降沿触发选择寄存器：FTSR


Bit 19~Bit 0：线x上的下降沿触发事件配置位
% \6 \) ]/ [3 D8 U! {" Y: F
$ J( y' u1 d, v9 U- Q3 n1 u3 H       0：禁止输入线x上的下降沿触发
       1：允许输入线x上的下降沿触发
（4）外部中断配置寄存器1：EXTIXR1
7 V  ^# c2 D/ s5 H, R7 o' u

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 0~3)

0000：PA[x]引脚                 0100：PE[x]引脚                 0001：PB[x]引脚                 0101：PF[x]引脚
0010：PC[x]引脚                 0110：PG[x]引脚                 0011：PD[x]引脚
+ p7 ]0 W/ I2 N1 T# F& x6 v
8 X5 a# R8 c+ T0 q1 {! W+ |# I（5）外部中断配置寄存器2：EXTIXR2
: g0 Q( {- H3 o0 f& E- \* ~2 g
( p3 n" o, A3 b9 J/ H4 H
6 s. t1 c0 `% MEXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 4~7)
7 I' w& S% U) n) z3 v) Y- A: s0000：PA[x]引脚
0100：PE[x]引脚
0 I1 ]4 E/ C" i' u0001：PB[x]引脚
0101：PF[x]引脚
1 G2 `" i8 y8 L3 t: k3 Y5 h0010：PC[x]引脚
5 l! z( u2 v" R0110：PG[x]引脚
+ Y8 o1 Z& K1 H: z  q" C0011：PD[x]引脚

（6）外部中断配置寄存器3：EXTIXR3


5 B+ i; p( Q- _; w7 B# C- V% |EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 8~11)
# e* [2 z3 b7 w$ |3 h0000：PA[x]引脚
6 z8 Z; O* ]7 k0100：PE[x]引脚
( O' G/ i- G- h  M0001：PB[x]引脚
0101：PF[x]引脚
- z0 z7 [+ I6 U+ H7 ?/ S0010：PC[x]引脚
  r4 v$ U$ V6 L0110：PG[x]引脚
0011：PD[x]引脚

（7）外部中断配置寄存器4：EXTIXR4

EXTIx[3:0]：EXTIx配置(x = 12~15)

0000：PA[x]引脚
" A; G- q1 r. e. X2 Y; `' X0100：PE[x]引脚
0001：PB[x]引脚
; @) o% ~/ @1 e0101：PF[x]引脚
4 I5 A  [$ N: M9 C; j" j0010：PC[x]引脚
6 D" e6 P* o( r0 |) M0110：PG[x]引脚
0011：PD[x]引脚

（8）APB2外设时钟使能寄存器：APB2ENR
$ k. U. `9 y3 H' [! Y% f

0 U/ G  U( }! C; F; `4 V3 r% UBit 14：USART1时钟使能（写1开启，写0关闭）
2 ~+ H* D6 Z. B5 K9 u# x- m; tBit 12：SPI1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 11：TIM1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 10：ADC2时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 9：ADC1时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 6：GPIOE时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 5：GPIOD时钟使能（写1开启，写0关闭）
& {6 p0 D2 X* @: a( OBit 4：GPIOC时钟使能（写1开启，写0关闭）
  C/ R) ]( E" B3 p" UBit 3：GPIOB时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 2：GPIOA时钟使能（写1开启，写0关闭）
Bit 0：辅助功能IO时钟使能（写1开启，写0关闭）

3.3.3 外部中断配置函数
" U* C& t  }7 g
/ ?/ Q3 V1 q" A" k. a0 U. R

1. 
   8 v+ F3 }  l  C- G, o7 W& T
2. /***************************************************
   - c/ S4 J+ U; ~* J9 _/ ^
3. Name    :EXIT_Config
   + d  A# V- D' F( Q3 ^* j3 r& t
4. Function  :外部中断配置
   
5. Parameter  :
   
6.       GPIOx:0~6,代表GPIOA~G
   + R! ?) R8 [, e/ M* b$ p9 [  y
7.       BITx:需要使能的位
   ' X1 E) ^1 f  I
8.       TRIM:触发模式
   
9.         1:下升沿
   
10.         2:上降沿
    2 \$ u: l, j4 f
11.         3:任意电平触发
    9 S# [2 d& ~6 a: N3 {0 G5 V$ m; W
12. Return    :None
    1 A8 [% k4 A0 N$ Y$ E' u
13. ***************************************************/
    % H' O6 V9 ]5 R7 Q) U, z, L
14. void EXIT_Config( u8 GPIOx, u8 BITx, u8 TRIM )
    * M0 ~: k/ k3 U, a" W$ _
15. {
    $ p6 _& y* l8 s/ s. `  o: g
16.   u8 EXTADDR ;
    
17.   u8 EXTOFFSET ;
    
18.   EXTADDR = BITx/4 ;                      //得到中断寄存器组的编号
    . R% P3 w2 P7 d8 J0 R- `
19.   EXTOFFSET = ( BITx%4 )*4 ;
    . d0 Q/ T) {& s! \4 |
20.   RCC->APB2ENR |= 0x01 ;                    //使能io复用时钟      
    
21.   AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] &= ~( 0x000F<<EXTOFFSET );      //清除原来设置
    * V' i$ S. l" Y3 {! I( u8 b8 T2 r
22.   AFIO->EXTICR[ EXTADDR ] |= GPIOx<<EXTOFFSET ;        //EXTI.BITx映射到GPIOx.BITx
    
23.   EXTI->IMR |= 1<<BITx ;                    //开启line BITx上的中断
    
24.    if( TRIM&0x01 )  EXTI->FTSR |= 1<<BITx ;            //下降沿触发
    
25.   if( TRIM&0x02 )  EXTI->RTSR |= 1<<BITx ;            //上升降沿触发
    
26. }
    / ?9 q4 ~4 D8 q7 e9 n( ^

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: Y" b+ s% `2 {0 n2 t5 m
3.4 其他文件的添加
" j7 g  }& |5 e3 l3.4.1 寄存器定义文件
  K% t2 B4 ~1 P% M( y. X( S（1）添加用到的NVIC寄存器组和EXTI寄存器组的定义。

4 [! ?2 Y" [8 u6 q$ |4 Z5 D7 P
; ~1 S6 G4 ?1 d) j（2）定义寄存器组地址
4 E0 j* R, H& T: n7 u
3.4.2 sys.h文件
/ G; ?* j/ g( }8 V# `3 O
上图就是添加子函数声明，为了用于其他文件调用。

3.4.3 sys.c文件
' I$ l# o# p5 r2 U& M; h（1）在STM32时钟配置函数之前增加复位时钟和中断的功能，最终函数如下图所示。
/ l; k( ^  d1 @
; f: {( q/ \# O) u+ _4 y% B) F（2）添加刚才的两个子函数
, M1 v+ B" l: D, X: `: @) v
3 ]* a* e1 z* F2 Y; G至此，sys文件里面最基础的函数就全部添加完毕了。


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( X% ?! T4 d* B  p